神经元蜡样质脂沉积症 1；棕榈酰蛋白硫酯酶1

棕榈酰蛋白硫酯酶（PPT; EC 3.1.2.22）是一种小糖蛋白，可从脂质修饰的蛋白的半胱氨酸残基中去除棕榈酸酯基。PPT被认为与脂质修饰的蛋白质的分解代谢有关（Camp等，1994）。

细胞遗传学位置：1p34.2
基因组坐标（GRCh38）：1：40,071,460-40,097,251

▼ 克隆和表达
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Schriner等（1996）报道了人PPT cDNA的序列和人PPT基因的结构。cDNA预测了306个氨基酸的多肽，该多肽包含25个氨基酸的信号肽，3个N-连接的糖基化位点和硫酯酶的共有共有基序。Northern印迹分析揭示了单个2.5 kb mRNA的普遍表达，在肺，脑和心脏中的表达最高。

▼ 基因结构
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Schriner等（1996）确定人PPT基因跨越27 kb并且包含8个编码外显子和一个大的第九外显子，其包含整个1,388 bp的3-prime非翻译区。在转录起始位点上游的1,060个核苷酸中鉴定出了与若干通用转录因子的推定结合位点相对应的Alu重复序列和启动子元件。

▼ 基因功能
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Heinonen等（2000）分析了腺病毒介导的Ppt在小鼠原代神经元和神经生长因子（见162030）诱导的PC12细胞中的细胞内加工和定位。发现Ppt的神经元加工与在外周细胞中观察到的相似，并且在初级神经元中分泌了大量PPT酶。对野生型Ppt感染的神经元细胞的免疫荧光分析显示，在细胞体和神经元干中有颗粒状染色模式。有趣的是，在神经细胞的突触末端也发现了Ppt，并且该酶的染色模式在很大程度上与突触标记SV2（185860）和突触素（313475）共定位。Heinonen等（2000年）发现他们的体外数据与内源性Ppt在小鼠脑中的分布相对应，并表明Ppt可能不仅是溶酶体水解酶。Heinonen等（2000）认为Ppt特异地靶向神经干和神经末梢表明Ppt可能与突触功能的维持有关，并推测该酶也可能具有细胞外底物。

Lehtovirta等（2001）通过共聚焦显微镜，冷冻免疫电子显微镜和细胞分级确定了PPT的神经元定位。在小鼠原代神经元和脑组织中，PPT位于突触小体和突触小泡中，但不在溶酶体中。此外，在极化的上皮Caco-2细胞中，PPT仅定位在基底外侧位点，而经典的溶酶体酶天冬氨酰氨基葡糖苷酶（AGA；613228）则定位在顶端位点。作者假设PPT在脑中的溶酶体之外起作用，并且可能与突触功能有关。

PPT1和CLN2（607998）基因分别在神经元类脂脂褐变1（CLN1; 256730）和CLN2（204500）中突变，编码溶酶体酶。所述CLN3（607042）和CLN5（608102）基因，其突变体是在CLN3（204200）和CLN5分别编码跨膜蛋白。Zhong等（2000年）解决了为什么溶酶体酶和跨膜蛋白缺乏会产生相似的临床表型和病理变化的问题。他们假设，CLN编码的蛋白可能包含功能性致病途径，其中蛋白缔合发挥重要作用。为了验证这一假设，他们使用酵母2杂交系统研究了PPT1，CLN2和CLN3编码的蛋白质之间的蛋白质相互作用。结果没有提供证据表明CLN编码的蛋白质彼此相互作用。

▼ 生化特征
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晶体结构

Bellizzi等（2000年）通过使用多波长异常衍射定相法确定了具有和没有结合棕榈酸酯的PPT1的晶体结构。该结构揭示了由ser115-his289-asp233组成的催化三联体的α/β水解酶折叠，并为与PPT1突变相关的表型的结构基础提供了见识。

▼ 测绘
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Vesa等（1995年）通过荧光原位杂交将PPT1基因定位到1p32号染色体上，表明PPT1基因位于重排LMYC基因5'末端70 kb端粒（164850）。从这些结果和脉冲场凝胶电泳的发现中，作者将PPT1基因分配给了一个CpG岛的位置，该岛位于关键区域，神经元类固醇lipofuscinosis-1的基因座已对应到该区域。

▼ 分子遗传学
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通过直接测序来自2名芬兰小儿CLN1患者的脑RNA的PPT1 cDNA，Vesa等人（1995）确定了PPT1基因的纯合突变（R122W；600722.0001）。在42个芬兰​​家庭中的40个家庭的所有患者中均鉴定出纯合突变，与创始者效应一致。

Mitchison等（1998）确定了PPT1基因（纯合的或杂合的化合物的突变600722.0002 - 600722.0006）在11例有粒状嗜锇沉积物的超微结构的研究结果青少年发病CLN1。T75P突变（600722.0002）占分析的22条疾病染色体中的9条; R151X（600722.0006）占7。

痣等（1999）列出了与CLN1相关的PPT1基因的报道突变。

▼ 基因型/表型的相关性
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Das等（1998年）在32个美国和加拿大PPT1缺乏症的不相关家庭中的29个中鉴定出PPT1基因突变。R151X取代占等位基因的40％，并与纯合状态下的严重疾病有关。T75P替代占等位基因的13％，并且与以后的发作和长期的临床过程相关。共发现19种不同的突变，导致临床表现的范围比以前在芬兰人群中看到的范围更广。症状最初出现在3个月至9岁之间，大约一半的受试者存活到生命的第二个甚至第三个十年。

Das等（2001年）通过研究源自患者的细胞以及重组PPT酶在COS和Sf9细胞中的表达，评估了PPT突变对生化的影响。与婴儿发作CLN1相关的所有错义突变均未显示残留酶活性，而与晚期发作表型相关的突变均显示高达2％残留活性。两种突变增加了棕榈酰化底物的酶的Km值，并且位于会使棕榈酸酯结合口袋变形的位置。在2个晚期发病的患者中，启动子蛋氨酸突变在COS细胞中以高水平表达，表明该突变体密码子可在体内临床上广泛使用。最常见的PPT无意义突变R151X与PPT mRNA缺失有关。在磷酸转移酶反应的水平上，野生型和突变体PPT酶的6-磷酸甘露糖修饰基本上是正常的。但是，突变的PPT酶不与甘露糖6磷酸受体结合（请参阅154540）。该观察结果与突变体表达的酶未能获得“发现酶”（N-乙酰氨基葡萄糖-1-磷酸二酯α-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶）有关，可能是由于从内质网转运的阻滞所致。突变酶被降解。

▼ 动物模型
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Gupta等（2001）设计了Ppt1和Ppt2的中断（603298）基因来创建基因敲除的小鼠，而这两种酶都缺乏。这两系小鼠均存活且受精。然而，这两条线分别在中位年龄为21周和29周时出现痉挛（“拍击”表型）。运动异常在Ppt1基因敲除小鼠中发展，导致10个月大时死亡。相反，大多数Ppt2小鼠在12个月时仍存活。在Ppt1小鼠中，肌阵挛性抽搐和癫痫发作很明显。自体荧光存储材料袭击了这两种小鼠的大脑。在缺乏Ppt1的大脑中神经元丢失和凋亡尤为突出。这些研究为小儿神经元类脂褐藻病提供了小鼠模型，并进一步表明PPT2在大脑中起着PPT1不能发挥的作用。

张等（2006）报道，Ppt1无效小鼠的大脑积聚了自体荧光物质，神经元内质网（ER）的异常，并显示出与神经运动障碍相关的进行性凋亡。内质网中有棕榈酰化的GAP43（162060）异常积聚。该蛋白和其他S-酰化蛋白水平的增加与未折叠蛋白应答的激活相一致，其特征在于EIF2A的磷酸化增强（609234）和胱天蛋白酶的激活，最终导致细胞凋亡。张等（2006年） 结论认为，由于棕榈酰化蛋白的异常积累，PPT1缺乏会通过激活未折叠的蛋白反应而导致神经变性。

张等（2007）指出，Ppt1无小鼠的大脑显示吞噬细胞的募集增加以去除凋亡细胞。这些小鼠显示出溶血磷脂酰胆碱（LPC）的年龄依赖性增加的产量，其通过胞质磷脂酶A2（PLA2G4A; 600522）的激活而被催化。LPC充当吞噬细胞募集的脂质信号。这些发现阐明了吞噬细胞浸润的机制，这可能有助于神经病理学。

神经通讯依赖于神经末梢质膜上含有神经递质的突触小泡的胞外和胞吞作用的重复周期。在小鼠大脑中，Kim等人（2008）发现在生理条件下，Ppt1位于突触前区的突触小体和突触小泡中。Ppt1缺乏症导致棕榈酰化的突触囊泡相关蛋白的异常和持久性膜保留，包括VAMP2（185881），SNAP25（600322），突触融合蛋白-1（STX1A; 186590），SYTI（185605）和GAD65（138275））来自患有神经元脂褐藻病的人类患者和缺乏Ppt1的小鼠的脑组织中。由于这些S-酰化的蛋白质必须经过去棕榈酰化作用才能从膜上分离出来，这是回收所必需的，因此Ppt1缺乏症可能导致这些蛋白与膜结合。Kim等（2008年）提出了一种机制，PPT1缺乏会导致突触小泡循环破坏，阻止新鲜小泡的再生，并导致总池大小逐渐减少，最终损害神经传递。

Kielar等（2009年）报道了两种不同的NCL小鼠模型的大脑中轴突和突触的逐步破坏：婴儿NCL的Ppt1空小鼠模型和晚期婴儿NCL（CLN6）的Cln6（606725）缺陷小鼠模型（nclf）；601780）。在这些小鼠的丘脑和皮层中，突触病理很明显，但在丘脑内发生得较早。定量牵涉到轴突和突触脆弱性调控中的一部分蛋白质的表达水平的定量比较揭示了两种NCL小鼠中与突触功能/稳定性和细胞周期调控有关的蛋白质变化。蛋白质表达变化存在于症状早期/症状早期，发生在形态学上可检测到的突触或轴突病理之前，并再次表现出区域选择性，首先在丘脑内发生，然后在皮层内发生。尽管研究的2种NCL模型之间的个体蛋白质表达谱存在显着差异，但检查的15种蛋白质中有2种是Vdac1（604492）和Pttg1（604147）在两种NCL小鼠品系中在症状前/早期症状点均显示出强劲而显着的变化。Kielar等（2009年）得出结论，突触和轴突是NCL中重要的早期病理学靶标。

桑德斯等（2010年）报道了一个9个月大的腊肠小型犬，表现出类似NCL的体征，包括迷失方向，共济失调，虚弱，视力障碍和行为改变。由于神经系统症状的严重程度，该狗在14个月大时被安乐死。视网膜，小脑和大脑皮层神经元的显微镜分析揭示了经典婴儿NCL的超微结构变化。对患病犬的Ppt1基因进行测序后发现，在外显子8的736位活性位点上游，其活性位点his289的纯合1核苷酸插入（C）。这只狗的脑组织缺乏Ppt1活性。posit的父本和母本是突变的杂合子，而野生型等位基因的纯合子是127个无关的腊肠狗。

米勒等（2015）生成了一个常见的R151X PPT1突变纯合的转基因小鼠模型（600722.0006）。突变小鼠的表型概括了在人类中观察到的表型，包括运动功能受损，探索行为减少，自发荧光物质在大脑中积聚以及遍及整个大脑的广泛星形胶质化和小胶质细胞活化。在原理验证研究中，通读化合物ataluren（PTC124）的使用可提高突变小鼠的PPT1酶活性和蛋白水平。

▼ 等位基因变异体（10个示例）：
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.0001类胡萝卜脂多糖症，神经，1
PPT1，ARG122TRP
Vesa等人对来自42个芬兰​​家庭中40个家庭的经典婴儿期CLN1（256730）患者进行了研究（1995）在PPT1基因中鉴定出纯合364A-T颠换，导致arg122-to-trp（R122W）取代。未受影响的父母是该突变的杂合子。arg122残基紧邻包含假定的蛋白质活性位点丝氨酸的脂肪酶共有序列。在200例芬兰对照个体中，有3例发现了杂合的R122W取代，其载波频率为70例中的1例。发现与建立者效应导致的芬兰人群中1种主要的致病突变相符。在其余的两个芬兰家庭中，患者的R122W和一个未表征的无效等位基因是复合杂合的。17名非芬兰患者中的2名，即1名德国人和1名爱沙尼亚人，也是R122W的纯合子。

.0002蜡状脂单胞菌病，神经元，1
PPT1，THR75PRO
Mitchison等（1998年）发现PPT1基因中的thr75-to-pro（T75P）错义突变占11名青少年CLN1患者的22条疾病染色体中的9条（256730）。11例患者中有1例T75P是纯合的；在另外7个中，它以无义突变的复合杂合态存在，即arg151-to-ter（R151X; 600722.0006）或leu10-to-ter（L10X; 600722.0005）。

在29个美国和加拿大的PPT1缺乏症家庭中，Das等人（1998年）发现T75P突变占等位基因的13％，并且与晚期发作和长期的临床病程有关。

.0003芥子气脂多糖症，神经，1
PPT1，ASP79GLY
Mitchison等人在11名青少年性CLN1患者中的22条疾病染色体中有1条（256730）（1998年）确定了PPT1基因中的asp79到gly（D79G）错义突变。它以具有R151X突变（600722.0006）的复合杂合状态存在。

.0004神经性脂褐藻病，神经元，1
PPT1，LEU219GLN
Mitchison等人在11名青少年性CLN1患者中的22条疾病染色体中有1条（256730）（1998）发现PPT基因的leu219到gln（L219Q）替换。发现它具有R151X突变（600722.0006）的复合杂合状态。

.0005芥子气脂多糖症，神经，1
PPT1，LEU10TER
Mitchison等人在11名青少年性CLN1患者中的22条疾病染色体中有2条（256730）（1998）确定了PPT1基因的leu10对terter（L10X）无意义突变。在每种情况下，它都以复合杂合状态存在，带有错义突变。

.0006神经性脂褐藻病，神经元，1
PPT1，ARG151TER
在Mitchison等人的 11个青少年CLN1病患的22条疾病染色体中，有7条（256730）（1998年）发现PPT1基因中的arg151-to-ter（R151X）无意义突变。在每种情况下，均发现其具有错义突变的复合杂合状态。

在29个美国和加拿大的PPT1缺乏症家庭中，Das等人（1998）证明R151X突变占等位基因的40％，并且与纯合状态下的严重疾病有关。

也参见600722.0009和van Diggelen等（2001），以及600722.0010和Ramadan等（2007）。

米勒等（2015年）产生了针对常见R151X PPT1突变纯合的转基因小鼠模型。突变的PPT1在多个组织中显着降低，与无意义介导的mRNA衰减一致，纯合小鼠中的PPT1酶活性为对照组的1.7％至3.1％。突变小鼠的表型概括了在人类中观察到的表型，包括运动功能受损，探索行为减少，自发荧光物质在大脑中积聚以及遍及整个大脑的广泛星形胶质化和小胶质细胞活化。腹膜内注射通透性药物ataluren（PTC124）可提高肝脏中PPT1酶的活性和蛋白质水平，但不会增加大脑中的PPT1酶活性和蛋白水平。较高剂量的ataluren导致脑内PPT1活性增加，但引起肝脏PPT1活性反常下降。

.0007神经脂褐藻病，神经元，1
PPT1，1-BP INS，169A
Santorelli等人在一个4岁的婴儿期出现CLN1的男孩中（256730）（1998）在PPT基因的169位核苷酸（160insA）处发现了一个腺嘌呤插入片段。该突变在先证者中是纯合的，在他健康的父母中是杂合的，在对照等位基因中未发现。突变导致密码子提前终止，导致异常且截短的PPT蛋白。这个4岁男孩正常发育，直到12个月大。他可以坐下来爬行；但是，他从未实现过孤立行走。在随后的2个月内发生了精神运动退化。在14个月大时，他丧失了大部分运动能力，并且临床状况逐渐恶化。大约18个月大时，他表现为低渗性，还出现了严重的言语障碍，视力丧失和肌阵挛性癫痫发作。视网膜电图和视觉诱发电位已改变。MRI显示严重的大脑皮质萎缩，小脑相对较少。超微结构研究表明，在皮肤活检中，内皮细胞和成纤维细胞中都反复出现颗粒状的嗜油性沉积物。

.0008神经性脂褐藻病，神经元，1
PPT1，451C-T
De Vries等（1999）报道了CLN1的首次产前诊断（256730）。发现胎儿对PPT1基因中的451C-T取代是纯合的，导致150个氨基酸后蛋白质过早终止。该突变引起TaqI限制性位点的丢失。

.0009神经脂褐藻病，神经元，1
PPT1，GLY108ARG
van Diggelen等在2名成人发作的CLN1姐妹中（256730）（2001）鉴定了化合物杂合性为PPT1基因的突变：R151X（600722.0006）和外显子3的GC变化，导致gly108对arg（G108R）替换。两名患者均在三十多岁时发病，其抑郁症状逐渐发展为认知能力下降，小脑性共济失调，帕金森病，并在其五十多岁时口语流利性下降。两名患者在MRI上均显示全身性脑萎缩。酶分析显示严重的PPT缺乏。

.0010神经脂双歧杆菌，神经元，1
PPT1，CYS45TYR
Ramadan等在一名24岁成年性CLN1发病的女性中（256730）（2007）确定了PPT1基因中2个突变的化合物杂合性：134A-G过渡，导致cys45到tyr（C45Y）取代，以及R151X（600722.0006）。该患者表现出精神病症状，包括情绪低落，易怒，缺乏兴趣，奇怪的行为和学业下降。在接下来的18个月中，她恶化了，出现了隧道视觉，色素性视网膜炎，幻觉和进一步的认知能力下降。脑MRI显示明显的广泛性脑和小脑萎缩。生化研究表明PPT1活性降低。